《Sustainable Horizons》：Iron recovery from water clarification sludge as ferric chloride
编辑推荐：
本研究针对炼油厂水澄清过程产生的高铁含量污泥(37 wt.% Fe)，开发了盐酸浸出回收铁并转化为氯化铁(FeCl3)的绿色工艺。通过优化固液比(1/3.5)、HCl浓度(37%)等参数，获得铁含量13.4 wt.%的溶液，与商业产品相当。作为混凝剂应用于三种水质时，对Fe、Cr、Zn等重金属去除率达82-99%，实现了废物资源化与循环经济双赢。
在资源消耗日益加剧的当代社会，全球金属矿产消费量以每年2.7%的速度持续增长，而工业活动产生的废弃物对环境造成了巨大压力。特别是在欧洲和中亚地区，每年产生约4.2亿吨废弃物，其中富含重金属的废物处理成为棘手难题。炼油厂在水澄清过程中产生的"原水泥渣"含有高达37%的铁元素，传统处理方式需要支付每吨125-145欧元的处置费用，不仅造成资源浪费，还加重环境负担。
在这一背景下，循环经济理念为废物资源化提供了新思路。西班牙韦尔瓦大学的Juan Antonio Ramírez-Pérez研究团队在《Sustainable Horizons》上发表了一项创新研究，探索从炼油厂水处理污泥中回收铁并转化为有价产品的技术路径。研究人员独辟蹊径，不再追求传统的铁盐纯化路线，而是直接将污泥转化为具有实用价值的氯化铁混凝剂，为工业废物资源化开辟了新方向。
研究团队采用多学科交叉的研究方法，主要包括X射线荧光光谱分析(XRF)用于元素组成测定，X射线衍射分析(XRD)进行矿物相鉴定，电感耦合等离子体技术(ICP)分析溶液中的金属含量，以及紫外-可见分光光度法用于铁浓度定量。这些技术的综合应用为工艺优化和产品评价提供了可靠的数据支撑。
废物特性分析
通过对原始污泥的系统表征，发现其主要成分为铁(37±2 wt.%)、硅(3.9±0.2 wt.%)和铝(2.0±0.1 wt.%)，灼烧减量达33%，表明存在大量水合或碳酸盐化合物。矿物学分析显示污泥中非晶质相占比高达96±2%，证实铁主要以氢氧化铁形式存在，这为后续酸浸提供了有利条件。
铁回收效率优化
研究团队系统考察了盐酸浓度、固液比(S/L)、反应时间和温度对铁浸出效率的影响。有趣的是，盐酸浓度在10%-37%范围内对铁回收率影响有限，而反应时间则表现出明显效应：从30分钟延长至24小时，铁回收率从65.0%提升至81.0%。温度实验表明，70°C时铁回收率可达91.7%，但考虑到能耗与杂质溶出，最终选择室温操作更为经济合理。
工艺优化与产品制备
为实现工业化应用目标，研究人员重点优化了固液比参数。当S/L为1/3.5时，获得铁浓度134 g/L(13.4 wt.%)的溶液，与商业氯化铁产品(约14 wt.%)浓度相当。这一优化不仅减少了废水产生量，还降低了后续浓缩能耗，展现出良好的工业应用前景。
混凝性能评价
研究团队将自制氯化铁(C1)与两种商业产品(C2、C3)进行对比，考察其在灌溉水、自来水和蒸馏水中的混凝效果。令人惊喜的是，尽管C1产品含有较多杂质(如Ca 16.6 mg/g Fe、Cu 0.60 mg/g Fe)，但其对铁(98.7%)、铬(95.2%)、锌(99.8%)、铜(82.4%)和砷(82.6%)的去除效率与商业产品相当甚至更优。这一发现表明，对于水处理应用场景，产品纯度并非决定性因素，功能性能才是关键指标。
研究结论与意义
本研究成功开发了一条从炼油厂水处理污泥中回收铁并转化为氯化铁混凝剂的绿色工艺路线。通过优化工艺参数，在室温条件下即可获得与商业产品浓度相当的氯化铁溶液，且该产品在多种水质中表现出优异的混凝性能。
这项研究的创新之处在于将废物资源化与产品应用紧密结合，实现了"以废治废"的循环经济模式。与传统工艺相比，该技术避免了高温高压条件，显著降低能耗；同时利用废物作为原料，大幅降低生产成本。更重要的是，该技术为类似工业废弃物的资源化利用提供了可借鉴的技术范式，有助于推动工业部门向更加可持续的发展模式转型。
从更广阔的视角来看，这项研究体现了循环经济理念在工业实践中的具体应用，将线性经济模式下的"废弃物"转化为循环经济中的"资源"，不仅创造了经济价值，还减轻了环境压力，为实现联合国可持续发展目标提供了技术支撑。随着全球对资源效率和环境可持续性要求的不断提高，此类技术创新将在未来工业生态系统中发挥越来越重要的作用。
